摘要：文章針對高層建筑結(jié)構(gòu)形式日益大型化、復(fù)雜化，給施工帶來許多新的難度的問題，探討了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點、轉(zhuǎn)換層設(shè)計、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、抗震性能、梁式和桁架式轉(zhuǎn)換等注意事項，對工程施工有著十分重要的意義。 

　　關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；抗震性能；梁式；桁架式

　　轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的跨度和承受的豎向荷載均很大，致使轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸不可避免地高而大。目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土梁式轉(zhuǎn)換層中一般轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的截面高度為跨度的1/4-1/6，實際工程中轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)常用截面高度為1.6-4.0m，只有在跨度較小或承托的層數(shù)較少時才采用較小的截面高度0.9-1.4m，而跨度較大且承托的層數(shù)較多或構(gòu)造條件特殊時則采用較大的截面高度4.0-8.2m，如此高大的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)其連續(xù)施工強度大，施工過程復(fù)雜，給現(xiàn)場施工帶來了相當(dāng)大的難度。在混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工中，其關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)臨時支撐系統(tǒng)的設(shè)置和混凝土施工方案的確定，上述每一項施工技術(shù)都是轉(zhuǎn)換層施工中的嶄新課題。為確保轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的施工能夠順利、有效地完成，這就要求其施工能根據(jù)工程的實際情況，方便地運用一些比較成熟的理論，并結(jié)合類似工程的經(jīng)驗，快速、有效地解決以上問題。 

　　一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點

　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的突出特點主要有兩個方面:一是轉(zhuǎn)換層通常設(shè)置在建筑物的下部，在它的上面承受著幾十層的荷載，受力復(fù)雜，它的破壞將會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。由于設(shè)計時分析方法的限制，對各種形式轉(zhuǎn)換層難以做到精確分析；另一方面是轉(zhuǎn)換層部位地震反應(yīng)強烈。由于轉(zhuǎn)換層承受荷載巨大，導(dǎo)致其截面超出常規(guī)，鋼材耗用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。 

　　高層建筑水平力起控制作用，在地震區(qū)，一般要求樓層的質(zhì)量和剛度均勻變化，不宜有突變，否則在地震作用下易產(chǎn)生薄弱層。高層建筑在轉(zhuǎn)換層質(zhì)量和剛度的變化導(dǎo)致該部位地震反應(yīng)加大。另外，轉(zhuǎn)換層的巨大截面還會給施工帶來許多不方便。如武漢新世界中心，轉(zhuǎn)換層采用1.6m厚的厚板，這種厚度的板不但配筋、混凝土澆筑困難，施工質(zhì)量難以控制，而且施工時對其下部的模板支撐體系要求嚴(yán)格。0.5kN/m2以上的澆筑重量，常規(guī)的模板支撐不適用，還需另行設(shè)計制作，增加了工程的費用。一般地，由于轉(zhuǎn)換層以上是小開間的剪力墻結(jié)構(gòu)，而轉(zhuǎn)換層以下是以柱為主要承重的大空間結(jié)構(gòu)。很明顯，轉(zhuǎn)換層以上的結(jié)構(gòu)剪切剛度大于轉(zhuǎn)換層以下的結(jié)構(gòu)剪切剛度，這必須進(jìn)行調(diào)整。 

　　二、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工特點

　　部分豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處被打斷，使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉(zhuǎn)折，而轉(zhuǎn)換層就是實現(xiàn)轉(zhuǎn)折功能的大型水平構(gòu)件。帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑是一受力復(fù)雜、不利抗震的結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)及其支撐系統(tǒng)有自身的特點。 

　　眾多高層建筑采用梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，這主要是由于：

　　（一）轉(zhuǎn)換層設(shè)計

　　1．帶轉(zhuǎn)換層的多高層建筑，轉(zhuǎn)換層的下部樓層由于設(shè)置大空間的要求，其剛度會產(chǎn)生突變，一般比轉(zhuǎn)換層上部樓層的剛度小，設(shè)計時應(yīng)采取措施減少轉(zhuǎn)換層上、下樓層結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及承載力的變化，以保證滿足抗風(fēng)、抗震設(shè)計的要求。轉(zhuǎn)換構(gòu)件為重要傳力部位，應(yīng)保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件的安全性。 

　　2．8度抗震設(shè)計時除考慮豎向荷載、風(fēng)荷載或水平地震作用外。還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響，轉(zhuǎn)換構(gòu)件的豎向地震作用，可采用反應(yīng)譜方法或動力時程分析方法計算；作為近似考慮，也可將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.1。 

　�。ǘ�）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　從抗剪和抗沖切的角度考慮，轉(zhuǎn)換板的厚度往往很大。一般可達(dá)2.0m-2.8m。這樣的厚板一方面重量很大，增大了對下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計要求，另一方面本層的混凝土用量也很大。

　　轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為1.6-4.0m，只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時才轉(zhuǎn)換梁常用截面高度0.9-1.4m，而跨度較大且承托較大且承托的層數(shù)較多時，或構(gòu)件條件特殊時才采用較大的截面高度4.0-8.2m。

　�。ㄈ�）抗震性能 

　　由于厚板集中了很大的剛度和質(zhì)量，在地震作用下，地震反應(yīng)強烈。不僅板本身受力很大，而且由于沿豎向剛度突然變化，相鄰上、下層受到很大的作用力，容易發(fā)生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明，厚板的上、下相鄰層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落。另外，試驗還表明，在豎向荷載和地震力共同作用下，板不僅發(fā)生沖切破壞，而且可能產(chǎn)生剪切破壞，板內(nèi)必須三向配筋。 

　　從已設(shè)計的工程來看，帶有厚板轉(zhuǎn)換層的商住建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工都比較復(fù)雜，材料用量和造價都較高，而且抗震設(shè)計上的問題較多，目前還在進(jìn)一步研究，所以采用這種結(jié)構(gòu)形式要慎重對待。 

　　三、梁式和桁架式轉(zhuǎn)換層

　　目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)形式有：梁式（墻梁式）、空腹桁架式、斜桿桁架式、箱形和板式等。其中梁式轉(zhuǎn)換層應(yīng)用最為廣泛，它設(shè)計和施工簡單，受力明確，一般應(yīng)用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置；當(dāng)需要縱、橫向同時設(shè)置時，可采用雙向梁的形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。單向托梁、雙向托梁連同上、下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。當(dāng)上、下柱網(wǎng)軸線錯開較多，難以用梁直接承托上下結(jié)構(gòu)布置的轉(zhuǎn)換時，則需將樓板做成厚板，形成板式轉(zhuǎn)換。板式轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)可以進(jìn)行靈活布置，毋需與上層結(jié)構(gòu)對齊，但自重很大，且材料耗用較多。 

　�。ㄒ唬┺D(zhuǎn)換層設(shè)計

　　從結(jié)構(gòu)的傳力方式來看，轉(zhuǎn)換桁架具有傳力明確，傳力途徑清楚，但構(gòu)造和施工復(fù)雜。另一方面，轉(zhuǎn)換桁架不僅使開洞與設(shè)置管道具有條件，而且它們的位置與大小都有很大的靈活性，使充分利用該轉(zhuǎn)換層的建筑空間成為可能。

　�。ǘ�）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，采用轉(zhuǎn)換桁架其鋼材和混凝土的用量比采用轉(zhuǎn)換梁要經(jīng)濟(jì)。

　　（三）抗震性能

　　桁架轉(zhuǎn)換層的節(jié)間采用輕質(zhì)建筑材料填充，有利于減輕結(jié)構(gòu)的自重，而且轉(zhuǎn)換桁架的抗側(cè)力剛度比轉(zhuǎn)換梁要小，也就是說，具有桁架轉(zhuǎn)換層的高層建筑其質(zhì)量和剛度的突變要比帶轉(zhuǎn)換梁的高層建筑緩和。因此，地震反應(yīng)要比帶轉(zhuǎn)換梁的高層建筑要小得多。 

　　四、結(jié)語

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑蓬勃興起。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，為滿足上下樓層不同建筑功能的要求，需在結(jié)構(gòu)布置差異較大的樓層中間設(shè)置轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層的設(shè)置起到傳承上部結(jié)構(gòu)荷載，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，是建筑結(jié)構(gòu)中的重要部位，也是建筑施工中的重點和難點。其施工技術(shù)牽涉到力學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程管理學(xué)等多項學(xué)科，是一項極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。與此同時，高層建筑轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)已越來越成為工程界關(guān)注的課題。目前絕大多數(shù)高層建筑根據(jù)功能及結(jié)構(gòu)的需要都設(shè)有轉(zhuǎn)換層。

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